一种弱碱性絮凝-泡沫分离采收微藻的方法及分离装置的制造方法_3

文档序号:8959310阅读:来源:国知局
l 3,其 作用是使碱性絮凝的藻细胞团直径进一步增加,达到10~40m,以提高泡沫分离的效率), 表面活性剂和分离助剂的流加速率(匀速流加)根据进料速率按照上述流加比例确定;从 图2可知:在环流和通气作用下,形成大量微小气泡,这些气泡上升至泡沫段,由溢流堰12 流出进入泡沫槽11,形成一定高度的泡沫层;藻细胞在环流的混合作用下,与气泡接触并 大量富集在气泡表面,随气泡上升至泡沫段,并富集到泡沫层中,通过泡沫液出口 13收集 泡沫至泡沫收集罐VI中,并静置消泡后得到高浓缩藻液。分离微藻后清液从环流段清液出 口 10流出进入脱泡罐VII。在脱泡罐中通入空气,清液中少量表面活性剂可通过产生的气 泡被进一步带到泡沫中,将泡沫直接返回环流泡沫塔的泡沫槽,而脱泡后的脱泡液返回沉 降槽II (与调节pH后新鲜藻液混合)。
[0084] 在上述整个操作中,保持环流泡沫塔中体系的pH为10~11,絮凝浓缩藻液在其中 的水力停留时间为0. 3~2h,保证环流泡沫塔内静液位高度位于导流筒6上方10~50cm。
[0085] 于此条件下的絮凝沉降的分离效果如下表1所示,从下表1可得知:当调节pH超 过10. 5后,其回水率和浓缩比均无显著提高,故pH = 10~10. 5为优选的范围。
[0086] 表1、絮凝沉降的分离效果
[0088] 实施例2、弱碱性絮凝-泡沫分离连续采收微藻:
[0089] 完全采用与实施例1中相同的步骤,仅改变流入沉降槽2中海生小球藻培养液的 流量。当海生小球藻培养液的流量不同(因而水力停留时间不同)时,得到的分离效果如 表2所示,从表2可得知:随着水力停留时间的延长,可获得更高的回收率和浓缩倍数。
[0090] 表2、絮凝沉降分离效果
[0092] 实施例3、弱碱性絮凝-泡沫分离间歇采收微藻:
[0093] 1)米用的藻种和培养液同实施例1,培养结束时海生小球藻培养液中藻细胞浓度 S4.5Xl〇M"/mL;
[0094] 2)采用间歇操作的操作方式,将上述培养有海生小球藻的海生小球藻培养液,一 次加入60L到沉降槽2中,并加入氨水(质量分数20% )调节其pH至10~10. 5 ;开始沉 降,使藻培养液在沉降槽2中的沉降时间为0. 5~4h,分成絮凝浓藻液和上清液,絮凝浓藻 液经沉降槽2的池底部出口 4采出,并储存于中间储罐IV中待下一步分离;而向上清液中 通入CO2调节pH到培养所需8. O~8. 5后,然后返回培养系统循环使用,继续培养微藻;
[0095] 其中,沉降槽2的结构同实施例1。
[0096] 3)将一批储存于中间储罐IV中的絮凝浓藻液加入泡沫环流塔V中,表面活性剂和 分离助剂可一次性加入,也可采用栗通过环流泡沫塔助剂入口 9连续流加表面活性剂:
[0097] 当表面活性剂和助剂一次性加入时,在絮凝浓藻液中不再产生泡沫时结束操作, 整个过程所需的时间可通过空塔气速调整,空塔气速的范围为0. 06~0. 3cm/s,在此范围 内通常可在0. 5~4h内完成分离;泡沫分离塔中加入的表面活性剂为SDS与TWeen20或 者Tween 80的混合物;分离助剂为FeCl3。一次性加入絮凝浓藻液时,一个较优的选择是: 表面活性剂采用SDS和Tween 20的组合,每Im3絮凝浓藻液中的用量为40~160g的SDS、 30 ~90g 的 Tween 20 和 60 ~90g 的 FeCl3,
[0098] 当表面活性剂和助剂流加时,在流加结束后继续通入空气,空塔气速的范围为 0. 06~0. 3cm/s,直至藻液中不再产生泡沫。表面活性剂和助剂流加的时间为0. 5~2h, 泡沫分离塔中加入的表面活性剂为SDS与Tween 20或者Tween 80的混合物;分离助剂为 FeCl3。采用流加方式时,表面活性剂采用SDS和Tween 20的组合,每Im3絮凝浓藻液中的 用量为30~120g的SDS、20~60g的Tween 20)和40~80g的FeCl3,流加速率(匀速) 根据总的流加时间和流加量确定;
[0099] 通过环流泡沫塔V底部的气体分布器7将空气鼓入其中,空塔气速为0. 06-0. 3cm/ s,根据气升式环流的原理,使环流泡沫塔V中的絮凝浓藻液形成围绕导流筒6的环流,在环 流和通气作用下,形成大量微小气泡,这些气泡上升至泡沫段,由溢流堰12流出进入泡沫 槽11,形成一定高度的泡沫层;藻细胞在环流的混合作用下,与气泡接触并大量富集在气 泡表面,随气泡上升至泡沫段,并富集到泡沫层中,通过泡沫液出口 13收集泡沫至泡沫收 集罐VI中,并静置消泡后得到高浓缩藻液。分离微藻后清液从环流段清液出口 10流出进 入脱泡罐VII。在脱泡罐中通入空气,清液中少量表面活性剂可通过产生的气泡被进一步带 到泡沫中,将泡沫直接返回环流泡沫塔的泡沫槽,而脱泡后的脱泡液返回沉降槽II (与调 节PH后新鲜藻液混合),
[0100] 在上述整个操作中,保持环流泡沫塔中体系的pH为10~11,保证环流泡沫塔内静 液位高度位于导流筒6上方10~50cm。
[0101] 不同沉降时间的分离效果如表3所示。
[0102] 表3、弱碱性絮凝分离的分离效果
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[0104] 实施例4、弱碱性絮凝-泡沫分离连续采收微藻:
[0105] 将实施例1中经在沉降槽2中沉降而得到的絮凝浓藻液(藻细胞浓度为4. 5 X IO8个/mL)采用连续操作的方式,注入到环流泡沫塔中,进行泡沫分离。
[0106] 其中,环流泡沫塔总体积为20L,环流段体积为7L,泡沫富集段体积13L。主要结构 参数如下:环流段高度780mm、直径(内径)IlOmm ;导流筒6直径70mm、高度620mm ;泡沫段 高度40Ctam、直径20Ctam。
[0107] 泡沫分离中表面活性剂、分离助剂及流加量有3个方案,如表4所示。絮凝浓缩 藻液流量5. 8L/h,在环流泡沫塔中的水力停留时间lh,空塔气速为0. 3cm/min,溶液pH为 10. 1~10. 6,此条件的分离采收结果如表5所示。
[0108] 表4、三种分离助剂方案
[0112] 注:*为泡沫中所含液体的流量。
[0113] 实施例5、弱碱性絮凝-泡沫分离连续采收微藻:
[0114] 将实施例3中经在沉降槽2中水力停留2h后而得到的絮凝浓藻液(藻细胞浓度 为3. 9 X IO8个/mL)采用连续操作的方式,注入到环流泡沫塔中,进行泡沫分离。
[0115] 环流泡沫塔中各部件的参数如实施例4中所述。
[0116] 采用的表面活性剂、助剂及流加比例按实施例4中的方案A进行,根据絮凝浓藻液 流量按比例提高,具体的流加速率如表7所示。空塔气速为0. 3cm/min,溶液pH为10. 1~ 10.6。絮凝浓缩藻液流量不同(因此水力停留时间不同)情况下,分离采收结果如表7所 示:
[0117] 表7、参数控制及泡沫分离分离的效果
[0118] CN 105176826 A 说明书 10/12 页
[0119] 注:*为泡沫中所含液体的流量。
[0120] 实施例6、弱碱性絮凝-泡沫分离间隙采收微藻:
[0121] 将实施例1中经在沉降槽2中沉降而得到的絮凝浓藻液(藻细胞浓度为3. 8 X IO8个/mL)采用间隙操作的方式,加入到环流泡沫塔中,进行泡沫分离。
[0122] 环流泡沫塔中各部件的参数如实施例4中所述。
[0123] 一次性将6L絮凝浓藻液加入到环流泡沫塔中,同时一次性加入400mg表面活性剂 SDS、120mg表面活性剂Tween 20和500mg助剂FeCl3。环流泡沫塔中体系的pH为10. 1~ 10. 6。按不同的空塔气速通入空气直至不再产生泡沫,分离结果如表8所示。
[0124] 表8、泡沫分离的分离效果
[0126] 注:*为泡沫中所含液体的量(下同)。
[0127] 实施例7、弱碱性絮凝-泡沫分离采收微藻:
[0128] 将实施例1中经在沉降槽2中沉降而得到的絮凝浓藻液(藻细胞浓度为3. 8 X IO8个/mL)采用间隙操作的方式,加入到环流泡沫塔中,进行泡沫分离。
[0129] 环流泡沫塔中各部件的参数如实施例4中所述。
[0130] 一次性将6L絮凝浓藻液加入环流泡沫塔中,流加表面活性剂SDS、Tween 20和 助剂FeClJ^流加速率如表9所示。空塔气速为0. 08cm/min,环流泡沫塔中体系的pH为 10. 1~10. 6,采用不同泡沫分离时间,表面活性剂的流加速率以及分离结果如表9所示:
[0131] 表9、泡沫分离的分离效果
[0132] CN 105176826 A 说明书 11/12 页
[0133] 实施例8、弱碱性絮凝-泡沫分离连续采收微藻:
[0134] 1)海生小球藻(Marine Chlorella),直径为3~8 μ m,于海生小球藻培养液(米 用f/2改良海水培养基,培养液的pH值为8. 4,简称藻培养液)中进行培养,培养结束时海 生小球藻培养液中藻细胞浓度为4. 5 X IO7个/mL ;
[0135] 2)采用弱碱性絮凝-环流泡沫分离两级连续运行操作的操作方式,将上述培养有 海生小球藻的海生小球藻培养液注入到pH调节池 I中,并加入氨水(质量分数20% )调 节其pH至10~10. 5 ;再通过料液入口导管1以60L/h的流量流入沉降槽2中(水力停留 时间为Ih),分成絮凝浓藻液和上清液,絮凝浓藻液经沉降槽2的池底部出口 4流出,通过 中间储罐IV流入环流泡沫塔V (通过环流段底部藻液入口 8进入
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